Analysoi EVA-vaahdotuksen kaavan raaka-aineita ja neljää pääprosessia #EVA-levyn ekstruusio

EVA, vinyyliasetaattikopolymeeri, polymeerimateriaali. EVA-välipohja on kevyt ja sillä on hyvät fyysiset ominaisuudet. Se on yleisimmin käytetty materiaali korkealaatuisissa kevyissä kengissä, urheilukengissä ja vapaa-ajan kengissä. Tänään opimme EVA-vaahdotuksen kaavan raaka-aineista ja neljästä pääprosessista.

1. Tietoa EVA-vaahtomuovista

EVA-vaahdotuskaava koostuu yleensä seuraavista raaka-aineista: pääainesosat, täyteaineet, vaahdotusaineet, silloitusaineet, vaahdonkiihdyttimet ja voiteluaineet.

Päämateriaali on EVA tai PE. Tuotteen fysikaalisten ominaisuuksien parantamiseksi voit tietenkin lisätä myös muita materiaaleja, kuten kumia, POE:tä (polyetyleeniokteenikoelastomeeria) jne., ja voit jopa lisätä hieman TPR:ää (eräänlainen muovi, jolla on sekä kumin että kestomuovien ominaisuuksia) tiettyjen fysikaalisten ominaisuuksien parantamiseksi.

EVA:n osalta tärkein indikaattori on VA-pitoisuus. Sen taso liittyy suoraan lähes kaikkiin EVA-vaahtotuotteiden ominaisuuksiin. Jotkut voivat vaahdottaa käyttämällä vain PE:tä. Käytettävät ainesosat riippuvat edelleen tuotteen vaatimuksista.

Täyteaineina käytetään yleensä kalsiumkarbonaattia tai talkkia. Niiden tarkoituksena on alentaa kustannuksia, lisätä tuotteen jäykkyyttä jne., ja ne voivat myös vaikuttaa lämmönjohtavuuteen. Yleensä laadun indikaattorina käytetään hiukkaskokoa (tietysti myös kosteuspitoisuus on yksi näkökohta), kuten 120 mesh, 400 mesh jne. Periaatteessa mitä hienompi, sen parempi, mutta hinta on tietysti korkeampi. Näkemieni kaavojen enimmäisannos on 40Phr (annostus on pääainesosan prosenttiosuus).

Vaahdotusaineita käytetään yleensä AC-sarjan vaahdotusaineina, kuten AC-3000H. AC-sarjan vaahdotusaineet ovat korkean lämpötilan vaahdotusaineita, joiden hajoamislämpötila on yli 220 astetta.

On myös olemassa matalan lämpötilan vaahdotusaineita, kuten AD-300, jonka hajoamislämpötila on 140 astetta, ja keskilämpötilan vaahdotusaineita. Koska hintaero ei ole suuri ja korkean lämpötilan vaahdotusaineet ovat suhteellisen vakaampia, monet vanhat EVA-valmistajat siirtyvät nyt korkean lämpötilan vaahdotusaineisiin, ja joitakin käytetään myös yhdessä niiden kanssa. AC-annos riippuu suurennosta.

Silloitusaineena yleisimmin käytetty on nykyään DCP (dioktyyliftalaatti). Aiemmin käytettiin myös TAIC:tä, PL400:aa jne. DCP:n puoliintumisaika on 1 minuutti 180 asteessa ja 10 minuuttia 130 asteessa. Siksi koulutusmateriaalien lämpötila tulisi pitää alle 120 asteessa.

Joillekin tuotteille, joilla on hajuvaatimuksia, voidaan käyttää toista silloitusainetta BIPB:tä, jota käytetään yleensä yhdessä TAIC:n kanssa. DCP:n annostus on yleensä 0.5–0.6 Phr tasomaisessa vaahdotuksessa ja pienessä muotin sisäisessä vaahdotuksessa ja 0.8–1.0 Phr ruiskuvaahdotuksessa. Tietenkin on myös joitakin sopivia lisäyksiä ja vähennyksiä, ja jotkut käyttävät sitä eri tavoin.

Vaahdotuskiihdyttimistä on nykyään kaksi yleisesti käytettyä tyyppiä: sinkkioksidijauhe ja sinkkistearaattijauhe. Aiemmin käytimme näitä kahta yhdistelmää, mutta nyt käytämme vain sinkkioksidia. Myös yksi tuote voi saavuttaa saman vaikutuksen, ja tuotteen stabiilius voi olla parempi. Sinkkioksidi voi alentaa AC:n hajoamislämpötilan noin 160 asteeseen, mikä helpottaa tuotantoa. Olemme yksimielisiä siitä, että sinkkioksidin annos ei yleensä ylitä 0.2 Phr. Jos tuotetta on liikaa, kutistuminen on suhteellisen suurta. Jos sitä on liian vähän, vaahtoamisnopeus on tietysti liian hidas, joten on parasta, ettei se ole alle 1.0 h/h.

Voiteluaine, yleensä steariinihappo. Itse asiassa sillä ei ole paljon vaikutusta. Se vain estää materiaalia tarttumasta koneeseen harjoitellessa. Liian suuren määrän käyttö ei ole hyvästä, koska se voi vähentää osien välistä kitkaa ja heikentää useimpia fysikaalisia ominaisuuksia. Suositeltu määrä on 0.5 Phr.

2. Tietoa teknologiasta

Yleisesti ottaen EVA-vaahdotuksessa on neljä prosessia: perinteinen tasalevyvaahdotus, pienimuotoinen vaahdotus muotissa, ruiskutus ja ylikriittinen vaahdotus.

1Injektioprosessi

Tästä prosessista tulee tulevaisuudessa valtavirtaa. Tuote valmistetaan yhdellä prosessilla, mutta muotin tarkkuus on korkeampi. Periaate on samanlainen kuin muoviteollisuuden ruiskuvalussa, paitsi että ruiskuvalumuotti avataan välittömästi ja muotin lämpötila on erilainen. Eli EVA:n ruiskutus on vain muotin lämpötilan ja muotin avausajan säätö muovin ruiskuvaluksessa. Nykyään useimmat tunnetut urheilukengät valmistetaan tällä menetelmällä. Verrattuna muihin menetelmiin, tehokkuus on todella kaukana jäljessä.

2Perinteinen litteä levy, suuri vaahtomuovi

Nykyään pienet tehtaat käyttävät yleensä tätä menetelmää, ja koneiden ja laitteiden kustannukset ovat suhteellisen alhaiset. Tämä prosessi tuottaa levyjä, jotka sitten valmistetaan tuotteiksi esimerkiksi lävistämällä ja reunahiomalla. Vaahdotusolosuhteet ovat suhteellisen kiinteät, lämpötila on 160–170 °C, aika määräytyy muotin paksuuden mukaan, yleensä 90–110 sekuntia/mm, ja paine on 150 kg/cm².

3 Pientä vaahtoamista muotissa

Tätä prosessia käytetään pääasiassa kenkämateriaaleissa. Urheilukenkiä käytetään toissijaisen välipohjan ensimmäiseen vaahdotukseen. Kaavan mukaisesti valmistettu materiaali rakeistetaan, punnitaan ja laitetaan avattavaan muottiin. Vaahdotuksen jälkeen kenkä näyttää yleiseltä muodoltaan.

Tämän prosessin vaikeus on muotin ja kaavan symmetria, muuten on vaikea hallita suurennussuhdetta ja kovuutta samanaikaisesti. Usein koko on sopiva, mutta kovuus ei riitä, ja kovuus on riittävä, mutta koko on liian pieni.

Tämän prosessin vaahdotusolosuhteet ovat suhteellisen joustavat ja riippuvat tuotteen muodosta ja rakenteesta. Tärkeimmät muutokset ovat tietenkin aika ja lämpötila.

Mainitsin aiemmin toissijaisen välipohjan, ja tässä esittelen toisen muottiosan. Hio pois aiemmin vaahdotetun karkean alkion kuori, paina se valmiiseen muottiin ja muotoile tuote kahdessa lämmitys- ja jäähdytysvaiheessa.

Lämmityslämpötila on 125–135 °C ja paine 50 kg/cm². Tietyn ajan lämmityksen jälkeen se jäähdytetään vedellä ja otetaan pois toissijaisena välipohjana. Tämän tyyppisen puristuksen pohjan koko on suhteellisen vakaa ja fysikaaliset ominaisuudet ovat suhteellisen hyvät.

4Ylikriittinen vaahtoaminen

EVA:n molekyyliketju on lineaarinen, joten vaahdotusprosessin aikana lisätään yleensä silloittavaa ainetta kaasun lukitsemiseksi silloitetun rakenteen läpi. Siksi EVA:n superkriittisen vaahdotuksen on ratkaistava kaasun lukitsemiseen liittyvä ongelma.

Patenttiasiakirjojen ja joidenkin yritystietojen perusteella EVA:n superkriittinen vaahdotusprosessi on pohjimmiltaan sama reitti: silloittuminen ja rakeistus sisäisen sekoittamisen ja sekoittamisen jälkeen, muovaus esivulkanoidun kengänpohjan saamiseksi ja pohjan asettaminen autoklaaviin vaahdotusta varten. Laitteessa fysikaalinen vaahdotusaine johdetaan kattilaan ja mikrohuokoinen vaahtopohjamateriaali saadaan paineenalennusmenetelmällä.

EVA-materiaalien morfologiset muutokset: rakeistus-ruiskutus/ruiskuvalu-vaahtoaminen-pohja.

Tämä vaahdotusprosessi voidaan yksinkertaisesti ymmärtää siten, että muovausvaahdotusprosessin aikana kemiallinen vaahdotusaine muutetaan fyysiseksi vaahdotusaineeksi ja lisätään nopea paineenpoistotoiminto, jolla saadaan aikaan ylikriittisen vaahdotetun EVA-pohjan. Jos koko prosessin halutaan olevan ympäristöystävällinen ja puhdas, aiempi silloittumisprosessi voidaan korvata säteilysilloituksella ja muilla menetelmillä.

Ylikriittinen vaahdotusprosessi on kehittynyt yhä kypsemmäksi viimeisten kahden vuoden aikana, ja laitteita ja prosesseja on parannettu vähitellen. Keskeistä on ollut kaavan ja prosessin säätely erinomaisen suorituskyvyn saavuttamiseksi sekä kutistumisen ja kustannusten hallitsemiseksi.